基于移动通信网络无线定位技术的原理及应用

王晓 李卓琳 钱阿朝

摘 要：随着无线通信技术的快速发展和普及，基于移动通信网络的无线定位技术越来越来越受到人们的普遍重视，成为最具发展潜力的互联网业务之一。本文通过对基于移动通信网络的无线定位技术的基本原理和应用的分析介绍，系统地描述了该技术的实现方式，展现出了该技术广阔的应用前景。

关键词：移动通信 无线定位技术 移动台 定位系统

引 言

无线定位技术主要是通过对无线电波的传输时间、相位、到达角等参数的测量分析，结合特定的算法来实现对被测目标的定位、追踪和位置监测。目前来说，位置服务可以说是移动互联网的关键信息服务之一，有着广阔的发展前景，正逐渐应用于我们生活的方方面面。无论我们身在何处，通过全球覆盖的通信和定位系统可以快速获取被测目标的相关信息，因此，无线定位在医疗监护、资产管理、物流等方面都有着十分重要的意义。

一、无线定位技术的原理

1996年美国联邦通信委员会（FCC）颁布了E-911法规，要求移动运营商必须为移动电话用户发出的紧急呼叫提供精度不大于125m的定位服务，并在之后1999年，对此服务的要求进一步提高。这些法规有效促进了移动通信技术和网络无线定位及相关服务业务的快速发展普及，同时推动了新型技术的研究进步。接下来，我们就对无线定位技术的四大方法原理进行分析，进一步全方面的认识了解基于移动通信网络的无线定位技术。

（一）SKT方法。SKT是一种执行增值业务命令的编程语言，它通过为SIM卡提供了一个简洁易操作的开发平台，使得SIM卡可以顺利运行自身应用软件，包括其中的GPS定位等增值业务服务，同时保证手机的应用性能。

SKT技术的应用主要是通过GSM移动通信网络中的移动台，对被测目标周边环境及建筑的CGI码和场强进行测量接受并生成报告，以短消息形式发回后台进行分析处理。而这个数据分析过程是通过这些参数与已有数据库的数据的对比来得到此时移动台的位置。但由于数据库信息过于庞大，不能完全保证实时及时有效的更新，因此存在一定误差。

（二）电波传播时间定位法。基于电波传播时间的定位法即TOA（TimeOfArrival）定位，依据电磁波在空间以光速传播这一原理计算移动台与接受基站之间的时间、距离，在“三位一体”——三个基站所在圆的交点定位移动台。不可避免，因为时间精确度会对实际位置监测产生误差，较快的电磁波带来的是较大的误差。为了减小误差，新的技术——TDOA，基于多个基站接收到的电磁波的相对时间差来确定移动台的位置。对比SKT、TOA方法，TDOA具有更高的精确度，可以将位置范围精确到50-125米之间。由于计算量的增加和同步GSM网络代价的高昂使得这种定位方法的使用受到了较大的限制。

（三）电波入射角定位法。电波入射角实际上通俗讲就是测量信号的到达角度，这就意味着我们需要有一个专门的天线阵列来接受这些测量信号的到达方向、具体角度。我们通过两个以上的基站接收到的测量方向，延伸交于一点，即可得到移动台所在位置。这种方法原理十分简单易懂，但在实际操作过程，这种定位方法要求我们得到的测量信号是在视线内传输的，非视线内传输无疑会带来一些不可测量的误差；即使是视线传输的情况下，为了保证精确度，我们通常使用的是射频信号的多径技术，但这就对定位带来了较大的干扰；除了这些，电线设备的分辨率、角测量误差等因素使得这种定位方法并没有什么实际意义，通常是与其他定位技术结合应用于较短距离，可以提高定位的精确度。

（四）混合定位法。结合以上描述，单纯的移动通信基站技术和卫星GPS定位都存在着定位精确度不高、反应慢等各种问题，同时他们也有着不同的特点技术优势所在，因此我们考虑将两种技术结合起来，取长补短，这就是混合定位技术。混合定位技术的测量信号是来自GPS和移动基站两种结构，通过终端中GPS系统持续跟踪卫星发来的定位数据，将这些信息作为一部分辅助信息更快更精确的通过基站定位获得的被测目标的地理定位数据。相较其他定位方法，混合定位技术减少了卫星接收信号后收集解码的时间，较大程度的提高了定位系统的精确度，通过辅助信息数据的提供加快位置结算速度，可以说，该技术是当前环境技术下最适合最适宜的定位技术。

二、无线定位技术的应用

无线定位技术的应用根据实际的环境情况和不同的定位需求主要分为两种系统实施方案：移动台自主定位和网络无线定位。前者基于移动台终端，通过终端设备接受移动台的测量信号来对被测目标进行定位，这种实施方案要求所在地区环境在移动终端信号覆盖范围内，较低的精确度往往仅适用于手机相关增值业务的拓展；而后者是基于网络，通过现有移动通信网络结合GPS辅助定位，较快的定位被测目标，但同样成本较高，适用于需要高精度的定位服务。

（一）安全求助和紧急救援。美国联邦通信委员会（FCC）自1996年起就不断对网络定位业务的精度提出更高的要求，使得当用户发出紧急救援信号后，同时将该用户语音信息、位置信息发送到对应救援中心，从而得到快速、高效的救援活动。该应用目前已经覆盖几乎所有移动用户，对用户安全提供了较高保障。

（二）追踪技术。追踪技术包括对汽车导航、天网系统、舰队追踪等多个方面，可以说不动声色的就贯穿了我们生活的方方面面，小到随手开启一辆共享单车，出门地图导航，大到案件追踪，战争定位等，无线定位技术给我们的生活带来翻天覆地的变化。

（三）手机应用拓展。无线定位技术与移动通信的结合也给移动手机用户带来了较大便捷，你如移动黄页查询、手机防盗等。将位置信息与其他地图信息、通信信息结合，共享数据，从而为用户生活，违法监管等提供便利。

三、结语

目前来说，基于移动通信网络的无线定位技术已经取得了较大的进步发展，各种新型技术的混合研究和应用对其发展起到了极大的促进作用，通过对其各种应用的总结概括，我们可以看到该技术带来的基于位置信息的附加业务的市场潜力和商业价值仍处于起步阶段，尚带进一步的开发，从而为人们带来更大的便利。

参考文献

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作者简介：王晓，1987年8月，中国人民解放军32152部队。

钱阿朝，1989年1月，中国人民解放军32152部队。

李卓琳，1989年9月，中国人民解放军32152部队。